Informe maquinas generadores

Conexión de generador en paralelo a una red infinita

OPERACIÓN EN PARALELO DE

1. IntroducciónLa máquina sincrónica está constituida por un devanado de excitación (inductor), que se alimenta con voltaje continuo, y el devanado de armadura (inducido), productor del voltaje alterno, estas máquinas pueden ser de inductor móvil o de inductor fijo. También conocido como alternador. Este tipo de máquinas funcionan en forma aislada al alimentar cargas de poca importancia, en la práctica desarrollada se conectó la máquina sincrónica a una red de potencia infinita o nudo infinito (red EEQ), para que el generador sea conectado un sistema debe cumplirse en ambos casos las siguientes condiciones:

La tensión debe ser igual tanto en el generador como en sistema de conexión.

Deben tener la misma secuencia de fases.

Deben tener la misma frecuencia. Igualdad de ángulos de fase.

1.1 Datos y características de los equipos

Fuente de alimentación (Universal Power Supply 60-105) Fuente de poder comprensiva. Protección con breaker 3 fases de a 4A con tensiones de 0-400V

A.C. 3 fases con tensión nominal de 0-230 V

A.C. con Neutro a 4 A D.C. nominales de 0-270 a 6 A.

Trifásico de 400V en línea, 230 V por fase, Fuente D.C 220V a 10 A.

Distribución monofásica. Protección a Tierra.

Motor-Generador sincrónico de rotor bobinado (Three Phase Synchronous Motor/ Generator - Wound Rotor 64-510) Puede ser utilizado como motor o

generador Calificado a 415/240 V y 200W Velocidad sincrónica 3000 rpm a 50 Hz. Requiere de 380/415V Trifásico en

estrella o 220/240 V en triángulo. Alimentación del rotor de 100 V D.C. Diámetro del eje de 12 mm Eje con doble terminal Conexión a tierra provista

Motor primo (Manual Swinging Field Dynamometer 67-502) Marco y campo movible. Mayor precisión de torque de salida Sensor en el eje entrega salida

proporcional al torque en modo de torque o velocidad.

Bloqueo de rotor con testeo para mediciones de torque

Alimentado directamente desde el módulo 68-441 (panel de control)

Tacogenerador DC montado permanentemente.

Velocidad máxima de ±5000 rpm Torque máximo de ±3 Nm

Control de velocidad (ASR) (Torque and Speed Control 68-441) Usado con el dinamómetro 67-502 Provee control manual de torque y

velocidad Torque constante y torque proporcional

al control de velocidad. Display digital para velocidad y torque. Puede ser utilizado con instrumentación

virtual 68-500. Velocidad de 5000 rpm y troque de 3

Nm. Alimentación de 220-250 V A.C.

Medidores (Multi-channel I/O Unit 68-500 with USB interface and software)

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GENERADORES TRIFASICOSAlex de la Cruz, Andrés Ganán, Esteban Herrera, Edison Pillajo, Daniel Toapanta

Usado con software para evaluar el comportamiento de sistemas eléctricos.

Software provee:o Voltímetros de AC y DCo Vatímetro de DCo Vatímetro monofásico y trifásicoo Medidor de fase.

Medidor de VA Pantalla en vector Seis canales aislados 3 canales de corriente y 3 de voltaje

aislados. Alimentación de 230V o 120V

Uniones de ejes y llavesLámparas de sincronismo (Synchronising Lamps 68-120) Sincronización simple con lámparas

indicadores agrupadas en triángulo. Puede conectarse para métodos de

lámparas brillantes u opacas. Posee un interruptor de potencia para

conectar los dos sistemas Se acomoda para sistemas monofásicos o

trifásicos. Conexión de tierra provista. Opera a 380-415 V

Cables preparados

Parámetro ValorTensión de fase de la red

128 V A.C.

Tensión de fase del generador

127 V A.C.

Tensión de excitatriz

7 V D.C.

Velocidad del motor primario

3649 RPM

Torque 0.33 NmMétodo utilizado Lámparas de

sincronismoTabla 1. Datos obtenidos

1.2 Diagramas de conexión utilizados en la realización de la práctica y explicar su funcionamiento

Figura 1. Conexión de un generador para método de sincronización por lámparas [2]

Figura 2. Conexión del generador con lámpara sincrónicas en módulos de trabajo

Figura 3. Conexión del generador con motor primo (dinamómetro)

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Conexión de generador sincrónico en paralelo a nudo infinito

El generador sincrónico se conecta al módulo de sincronismo con la finalidad de encontrar el punto exacto en el cual el generador puede conectarse a un nudo infinito, este momento es denominado sincronismo y se encuentra en el momento en que las lámparas se encienden y apagan al mismo tiempo, caso contrario las lámparas oscilaran en tiempos distintos delatando así un cambio de fases o simplemente la variación entra la frecuencia o tensiones del nudo o barra con respecto a nuestro sistema. Ha de ser entonces fundamental tener a disposición el control sobre la tensión interna del generador y la frecuencia a la que funciona, para ello se utilizará el control de la tensión aplicada a la excitatriz denominada AVR en sistema automáticos y el control sobre la frecuencia al modificar la velocidad a la que funciona el generador a través de la variación de la velocidad del motor primo por medio del denominado ASR.Adicional a ello el sistema cuenta con un interruptor de potencia que ha de resultar útil en el momento de acoplar nuestro generador a la red o barra infinita, el momento en que el motor haya entrado en sincronismo con la red (apoyados por las luces sincrónicas) se cierra el interruptor con el cual se acopla el generador a la red y se verifica que funcione en condiciones adecuadas.

1.3 Curvas V del generador

Figura 4. Curvas V del generador

La curva V es una curva resultante de enfrentar la corriente de campo y la corriente de armadura de un generador sincrónico. Por las características propias de un generador y su reacción frente a la

potencia de la carga que esta alimentado se puede crear una familia de curvas que nos brindara información importante sobre el comportamiento del generador y como entrega o consume reactivos de un sistema de potencia.Así a la vez e puede determinar que un generador sincrónico con una potencia igual a cero se comporta como un capacitor, este comportamiento se denomina capacitor sincrónico. El resto de curvas que componen la familia de curvas V mostraran como el estado de sub-excitación o sobre excitación termina alterando la cantidad de reactivo que entrega o consume el generador para una potencia dada en función de la variación de la corriente de campo y su afectación en la corriente de armadura.

1.4 Describa la forma de controlar la frecuencia y el voltaje generado en el generador sincrónicoVoltajeEl regulador de voltaje, proporciona una extinción al rotor, el rotor debe tener un campo magnético constante en cuanto a la dirección de sus líneas magnéticas y este se logra excitándolo con corriente alterna, la corriente alterna generada por el generador, debe ser de una frecuencia constante y para eso el rotor siempre gira a la misma velocidad independientemente de que carga esté produciendo.El voltaje es la primera condición significa que la tensión de la maquina entrante debe ser exactamente igual a la tensión de la línea. Si la tensión de la maquina es mayor o menor que la tensión de la línea, resulta una onda instantánea de corriente de la conexión de la nueva máquina, que origina subsecuentemente una corriente circulante por el arrollamiento de la armadura de la máquina. Los voltajes de cada generador o los valores de voltaje eficaz deben existir concordancia de fases.FrecuenciaLa frecuencia es la tercera condición, en ambas tensiones deben ser las mismas, significa que en el momento de la conexión de la frecuencia del generador a acoplar y la frecuencia de la línea deben ser iguales, ya que si

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Una vez estando el generador conectado a la red eléctrica, su rotación es dictada por la frecuencia de la red, pues la frecuencia de la tensión depende directamente de la velocidad de la máquina.Variando la velocidad del motor afecta directamente a la frecuencia del generador, de esta manera se puede llegar a igualar todas las ondas entre el generador y la línea. La desigualdad de la frecuencia entre los generadores, provoca 1ue la tensión se mayor a la necesitada, causando daños a los equipos y a la cargar conectada a la diferente maquinaria. [1]

Figura 5. Comparación de voltajes con la red [3]

1.5 Analizar el comportamiento del generador en todos los casos de funcionamiento en paralelo realizados en la practicaLos nombres del autor(es) deben estar centrados abajo del título y con fuente Times New Roman tamaño 10, sin negrita tal como se indica en la parte superior de este documento.

1.6 Indique la manera para sincronizar dos generadores trifásicos usando únicamente lámparasEste método consiste en conectar tres lámparas a los dos generadores. El objetivo de este método es lograr acoplar las lámparas para que se puedan encender y apagar al mismo tiempo. [4]

Figura 6. Conexión para método de sincronización por lámparas

Para lograr sincronizar el generador por este método se debe variar el AVR y ASR con una afinidad delicada y precisa para poder igualar las fases de ambos generadores. Se debe cuidar la conexión pues se puede presentar inconvenientes importantes que se pueden corregir de manera sencilla como cambio de fases o igualar el voltaje entre generadores.

2. Conclusiones- Cuando los generadores no se sincronizan

de manera correcta se puede presentar incrementos de corriente los que puede provocar daños en el generador, en este caso las lámparas de referencia para la sincronización deben estar encendiéndose indistintamente.

- La investigación realizada sobre las diferentes características de sincronización nos permitió entender la estructura y el funcionamiento de las diferentes etapas de la sincronización de generadores.

- Para una correcta sincronización de los generadores se debe acelerar la máquina al número de rpm nominales igualando las frecuencias, de la misma manera la tensión de los bornes con la tensión de la línea.

- Se deber tener mucho cuidado con los valores de voltaje y corriente para evitar dañar la maquina ya que es posible que a la línea que se desea acoplar supere el voltaje que puede producir el generador, en estos

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Conexión de generador sincrónico en paralelo a nudo infinito

casos no se debe acoplar ya que la maquina se resentirá y reduciría su tiempo de vida.

- Si resulta que al momento de acoplar el generador este no se acoplo correctamente la máquina no funcionará como generador si no actuará como motor, girando en sentido contario.

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3. Recomendaciones

- Conocer las características de cada módulo utilizado, para así poder evitar algún daño en la maquinaria y lograr alcanzar los objetivos requeridos en la práctica.

- Tomar en cuenta las diferentes conexiones realizadas de forma correcta con el fin de evitar interferencias que afecten al correcto funcionamiento de los dispositivos de control.

- El manejo de los diferentes elementos para variar voltajes, corriente y frecuencia se lo debe hacer con el debido cuidado, para evitar una falla al momento de variar las diferentes variables.

4. Referencias

[1]

[1] H. J. R. Medina, «Escuela Superior Politécnica de Chimborazo,» [En línea]. Available: http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/3058/1/25T00192.pdf. [Último acceso: 05 June 2016].

[2]

[2] P. Llivicura, «Monografias.com,» [En línea]. Available: http://www.monografias.com/trabajos82/generadores-sincronos-maquinas-electricas/generadores-sincronos-maquinas-electricas2.shtml. [Último acceso: 05 June 2016].

[3]

[3] Anonimo. [En línea]. Available: http://www.profesormolina.com.ar/electromec/concep_fundamen.htm. [Último acceso: 05 June 2016].

[4]

[4] M. A. Rodriguez, «Universidad de Cantabria,» [En línea]. Available: http://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Maq.%20sincrona%20en%20red%20y%20en%20paralelo.pdf. [Último acceso: 05 June 2016].

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